
硅橡膠是(shi)指主(zhu)鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)(gui)(gui)和氧(yang)原子交替構成,硅(gui)(gui)(gui)(gui)原子上(shang)通常連有兩個有機基(ji)(ji)團的(de)(de)(de)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。普(pu)通的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠主(zhu)要由(you)(you)含甲基(ji)(ji)和少量(liang)乙烯(xi)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成。苯(ben)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)高、低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng),三氟丙基(ji)(ji)及氰(qing)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)引入則可(ke)提(ti)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)溫(wen)及耐(nai)油性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠耐(nai)低(di)溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)良好,一(yi)般(ban)在(zai)-55℃下仍能(neng)工(gong)作(zuo)。引入苯(ben)基(ji)(ji)后,可(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)耐(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)也(ye)很突出(chu),在(zai)180℃下可(ke)長期工(gong)作(zuo),稍高于200℃也(ye)能(neng)承受數周(zhou)或更長時(shi)間(jian)仍有彈性(xing)(xing),瞬時(shi)可(ke)耐(nai)300℃以上(shang)的(de)(de)(de)高溫(wen)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)(de)透氣性(xing)(xing)好,氧(yang)氣透過率(lv)在(zai)合成聚(ju)合物(wu)中是(shi)較高的(de)(de)(de)。此外,硅(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠還具(ju)有生理(li)惰性(xing)(xing)、不(bu)會(hui)導致凝血的(de)(de)(de)突出(chu)特性(xing)(xing),因此在(zai)醫用領域應(ying)用廣泛。
主要品種
硅橡膠(jiao)分類的方法很多,通常按(an)固(gu)化
前(qian)的形態分(fen)為(wei)(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)硫(liu)化溫(wen)度分(fen)為(wei)(wei)室溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),高(gao)溫(wen)硫(liu)化硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao);按(an)所用(yong)單(dan)體(ti)的不(bu)同,可分(fen)為(wei)(wei)甲基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),甲基苯(ben)基乙(yi)烯基硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)等;按(an)性能和用(yong)途的不(bu)同又可分(fen)為(wei)(wei)通用(yong)型(xing)(xing)、超耐低(di)溫(wen)型(xing)(xing)、超耐高(gao)溫(wen)型(xing)(xing)、高(gao)強力型(xing)(xing)、耐油型(xing)(xing)、醫用(yong)型(xing)(xing)等等。
發展史(shi)
硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠早期是由美國(guo)(guo)(guo)(guo)以三氯(lv)化(hua)鐵為催化(hua)劑合(he)成(cheng)的(de)。1945年(nian)(nian),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠產(chan)品(pin)問世。1948年(nian)(nian),采(cai)用高(gao)比表面積的(de)氣(qi)相法(fa)白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠研(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)性能(neng)躍升到(dao)實(shi)用階段,奠(dian)定了現代硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)技術的(de)基礎(chu)。從(cong)二(er)甲基二(er)氯(lv)硅(gui)(gui)烷合(he)成(cheng)開始(shi)生(sheng)產(chan)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)家(jia)有美國(guo)(guo)(guo)(guo)。俄羅(luo)斯、德國(guo)(guo)(guo)(guo)、日本、韓國(guo)(guo)(guo)(guo)和中國(guo)(guo)(guo)(guo)等。中國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠的(de)工業(ye)化(hua)研(yan)究始(shi)于1957年(nian)(nian),多家(jia)研(yan)究所和企業(ye)陸續開發出各種硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠。到(dao)2003年(nian)(nian)底(di),中國(guo)(guo)(guo)(guo)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠生(sheng)產(chan)能(neng)力為135千(qian)噸,其中高(gao)溫膠100千(qian)噸。
高溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠
高(gao)溫硫(liu)(liu)化硅橡(xiang)膠(jiao)是(shi)指聚硅氧烷(wan)變成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)的(de)(de)過程是(shi)經(jing)過高(gao)溫(110-170℃)硫(liu)(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)型的(de)(de)。它主(zhu)要以高(gao)分子量的(de)(de)聚甲(jia)基乙烯基硅氧烷(wan)為(wei)生膠(jiao),混入(ru)補強(qiang)填料、硫(liu)(liu)化劑(ji)(ji)(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)(liu)化成(cheng)(cheng)(cheng)彈性(xing)體(ti)。硅橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主(zhu)要是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)(de)白炭黑,可使硫(liu)(liu)化膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)(jia)數十(shi)倍。有(you)時(shi)為(wei)了降(jiang)低成(cheng)(cheng)(cheng)本或改善(shan)膠(jiao)料性(xing)能及賦予硫(liu)(liu)化膠(jiao)各(ge)種(zhong)特(te)殊的(de)(de)性(xing)能,也加(jia)(jia)入(ru)相應(ying)(ying)的(de)(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)(ji)(ji)。硫(liu)(liu)化劑(ji)(ji)(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)機過氧化物或加(jia)(jia)成(cheng)(cheng)(cheng)反應(ying)(ying)催化劑(ji)(ji)(ji)。
加(jia)工成型方法如圖所(suo)示。一次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)(lian)反應;二(er)次硫化(hua)的(de)目的(de)是進行(xing)補(bu)充(chong)交(jiao)聯(lian)(lian)、驅(qu)除硫化(hua)劑(ji)分解產(chan)物(wu)和其他揮(hui)發性化(hua)合物(wu)以(yi)穩(wen)定(ding)硫化(hua)膠的(de)各項性能(neng)。常(chang)用的(de)設(she)備有(you)開放(fang)式煉膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉機(ji)。
主要性(xing)能
(1)高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)顯(xian)著的(de)(de)特(te)(te)征是高(gao)溫(wen)(wen)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing),雖然常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)強度(du)僅是天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)或某些合成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)仍能(neng)保持一定的(de)(de)柔(rou)韌性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表面(mian)硬度(du),且力學性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)無明顯(xian)變(bian)化。(2)低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)(de)玻璃(li)化溫(wen)(wen)度(du)一般為-70~-50℃,特(te)(te)殊配方可達-100℃,表明其低溫(wen)(wen)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優異。這對(dui)航空、宇航工(gong)業的(de)(de)意義重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及紫外線等(deng)十分穩(wen)定,在不(bu)加任何添加劑(ji)的(de)(de)情(qing)況下(xia),就具(ju)(ju)有(you)優良的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)優異的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng),耐(nai)(nai)電(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)也非(fei)常(chang)好。(5)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)常(chang)溫(wen)(wen)下(xia)的(de)(de)物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)比通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)差,但在150℃的(de)(de)高(gao)溫(wen)(wen)和(he)-50℃的(de)(de)低溫(wen)(wen)下(xia),其物(wu)理機械(xie)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)優于通(tong)用橡(xiang)膠(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)油及化學試劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。普通(tong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)具(ju)(ju)有(you)中等(deng)的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。(7)氣(qi)體透(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化碳等(deng)氣(qi)體的(de)(de)透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)比天然橡(xiang)膠(jiao)(jiao)高(gao)出(chu)30-50倍。(8)生(sheng)理惰性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)無毒(du),無味,無嗅,與人體組(zu)(zu)織不(bu)粘連,具(ju)(ju)有(you)抗凝血作(zuo)用,對(dui)肌體組(zu)(zu)織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常(chang)少。特(te)(te)別適合作(zuo)為醫用材(cai)料。
硅橡(xiang)膠的用量
據中國汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)協會統計,2012年,汽(qi)車(che)(che)產銷分別達(da)(da)到1927.18萬(wan)輛(liang)和(he)1930.64萬(wan)輛(liang),同比分別增長4.63%和(he)4.33%,汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)硅橡膠(jiao)的(de)用量約達(da)(da)2.0萬(wan)t。根據觀(guan)研天下的(de)新(xin)研究(jiu),增加(jia)有機硅材料(liao)在汽(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)用量,可以(yi)(yi)大(da)幅度提(ti)高汽(qi)車(che)(che)的(de)安全性能,因此,汽(qi)車(che)(che)產量和(he)單車(che)(che)用量水平的(de)提(ti)高都(dou)將推動汽(qi)車(che)(che)工(gong)業(ye)對硅橡膠(jiao)需求(qiu)(qiu)的(de)增加(jia)。國家鼓(gu)勵自(zi)主(zhu)品(pin)牌的(de)汽(qi)車(che)(che)發展(zhan)(zhan),關鍵汽(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現自(zi)主(zhu)化,《2012年度黨政(zheng)機關公務用車(che)(che)選用車(che)(che)型目錄(征求(qiu)(qiu)意見稿)》為(wei)自(zi)主(zhu)品(pin)牌擴大(da)在政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)的(de)市場份額,為(wei)改變目前國內政(zheng)府(fu)采(cai)購(gou)以(yi)(yi)合資品(pin)牌產品(pin)為(wei)主(zhu)的(de)局(ju)面提(ti)供(gong)了保障。促(cu)進自(zi)主(zhu)品(pin)牌發展(zhan)(zhan),國產汽(qi)車(che)(che)業(ye)的(de)繁(fan)榮(rong)將為(wei)汽(qi)車(che)(che)膠(jiao)的(de)應用提(ti)供(gong)有力保障。預測未來(lai)3年,我國室溫硫化硅橡膠(jiao)在汽(qi)車(che)(che)行業(ye)將以(yi)(yi)年均20%增長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)非(fei)石油(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),約占非(fei)石油(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)消(xiao)費(fei)量的(de)(de)(de)98%。但(dan)(dan)因(yin)為(wei)石油(you)價(jia)格(ge)的(de)(de)(de)大(da)(da)幅上漲,同(tong)時(shi)我國在硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)關鍵(jian)原料有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)方(fang)面(mian)取得(de)突破(po),有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體的(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)技術(shu)在2005年前被幾家跨國公司壟(long)斷,但(dan)(dan)目前我國已發展成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)全球有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)單體第(di)1大(da)(da)國,這2個方(fang)面(mian)原因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)價(jia)格(ge)從2011年起開(kai)始低于石油(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)大(da)(da)宗石油(you)基橡(xiang)(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao),并開(kai)始大(da)(da)規模替(ti)代石油(you)基合成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)(da)拓展有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)業的(de)(de)(de)市場空間,同(tong)時(shi)將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯劑和(he)硅(gui)(gui)樹脂等其他(ta)有(you)機(ji)(ji)(ji)硅(gui)(gui)產(chan)(chan)品的(de)(de)(de)消(xiao)費(fei)。